专题29　空气(一)（原卷版）

专题29空气(一)【思维导图】【知识点回顾】一、空气的主要成分eq\a\vs4\al(考点1说出空气的主要成分)1．空气是一种________。2．空气的成分(体积分数)：氧气占________，氮气占________，稀有气体、二氧化碳、其他气体和杂质共占1%。考点2举例说明空气在人类生活和生产中的重要作用1．氮气：可用于充填灯泡，延长灯泡的使用寿命；用于食品的防腐、保鲜；是制造化肥、炸药的原料；医疗上可用作冷冻剂。2．稀有气体：用作________，制作________，医疗麻醉。二、氧气eq\a\vs4\al(考点3概述氧气的主要物理性质及化学性质)1．氧气的物理性质常温下，氧气是一种________的气体，________溶于水。在标准状况下，氧气的密度比空气________。液态氧呈________，固态氧是雪花状的________固体。2．氧气的化学性质氧气是一种化学性质比较________的气体，能支持燃烧(但不能燃烧)，有较强的________性。考点4知道典型金属(镁、铁等)和非金属(碳、硫、磷、氢气等)在空气或氧气中燃烧的现象及产物物质反应现象化学方程式磷产生大量________4P＋5O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2P2O5木炭发出________，生成能使澄清石灰水变________的气体C＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2硫空气中燃烧发出________火焰，氧气中燃烧发出________火焰，生成有________气味的气体S＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))SO2氢气纯净的氢气在空气中燃烧，产生________火焰2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O铁剧烈燃烧，________，生成________固体3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Fe3O4镁发出________，生成白色粉末2Mg＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgOeq\a\vs4\al(考点5说明氧气的实验室制备及检验方法)反应原理___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________实验装置收集方法(1)________(因氧气不易溶于水)(2)________(因氧气密度比空气大)验满方法将带火星的木条放在集气瓶口，木条________(向上排空气法)检验方法将带火星的木条放在集气瓶中，木条复燃注意事项长颈漏斗末端要伸到液面以下(分液漏斗则不必)(1)试管口略向下倾斜(2)铁夹夹在试管中上部(3)实验完毕，先移走导气管，再移走酒精灯(4)用KMnO4制O2时，试管口放一团棉花eq\a\vs4\al(考点6说明氧气的用途及与其性质的关系)氧气：供生物呼吸；支持燃烧等。四、燃烧和缓慢氧化eq\a\vs4\al(考点9举例说出缓慢氧化现象)缓慢氧化：速度缓慢、不易觉察、没有发光但有发热的一种氧化反应，如橡胶制品的老化、金属的生锈、生物呼吸、食物的腐败等。eq\a\vs4\al(考点10列举剧烈氧化的现象)1．燃烧是指可燃物与空气中的氧气发生发光发热的剧烈的________。2．爆炸：在有限空间内________。如火药爆炸。eq\a\vs4\al(考点11知道可燃物燃烧的条件)可燃物燃烧条件：①可燃物与________(或空气)充分接触。②温度达到可燃物的________。eq\a\vs4\al(考点12描述常用的灭火方法及原理)灭火方法及原理：隔绝________、降低温度至________以下、撤离________。eq\a\vs4\al(考点13列举火灾自救的一般方法)1．浓烟密布时，应匍匐前进，并用湿毛巾掩盖口鼻。2．用湿毛巾等物品塞住门和窗缝隙。3．在窗前呼救。【例题精析】（2022•温州）在“烹饪与营养”实践活动中（如图），灶内的木材燃烧一段时间后火焰变小，某同学用长木棒挑开木材堆后，火焰重新变旺，这是因为（）A．灶内的木材变更多 B．木材的着火点降低 C．木材接触更多空气 D．木材的导热性变强（2022•湖州）洗衣机槽清洁剂的主要成分是过碳酸钠（Na2CO4），过碳酸钠是一种白色晶体，溶于水时会与水反应生成碳酸钠和过氧化氢（化学方程式为：Na（1）取少量二氧化锰加入试管中，再加入适量该溶液，观察到有气泡产生，为了检验该气体，可用。（2）待不再产生气泡时，得到的溶液呈（选填“酸性”或“中性”或“碱性”）。（3）生成的碳酸钠中碳元素的化合价为。（2021•金华）实验室提供H2O2溶液、二氧化锰、KClO3和KMnO4四种药品及如图所示装置。根据要求完成下列问题：（1）根据提供的药品，写出一种实验室制取O2的化学方程式；（2）选择装置B和C制取氧气的主要步骤有：①将导气管移出水槽；②加热；③装药品；④收集；⑤熄灭酒精灯；⑥检查装置气密性。正确的操作顺序为。（2022•台州）在实验室里可以用加热氯酸钾与二氧化锰的混合物来制取氧气。（1）请从下列各图中选择合适的实验装置（部分夹持装置未画出）（填序号）。（2）二氧化锰、氧化铁和氧化铝都可以作为氯酸钾加热分解的催化剂。为了比较这三种金属氧化物对氯酸钾分解快慢的影响，某兴趣小组利用下列器材和药品进行实验。实验器材：秒表、电子秤、如图中合适的装置。实验药品：氯酸钾，颗粒大小相同的二氧化锰、氧化铁、氧化铝。实验步骤：。（2022•温州）小明认为教室内空气中氧气含量比室外低，于是想用红磷测定教室内空气中氧气的体积分数。老师告诉他，足量的红磷燃烧并不能耗尽空气中的氧气，建议用一氧化氮气体代替红磷进行实验。在老师的指导下，小明进行如图所示实验：用注射器获取V1毫升教室内的空气，通过导管缓缓地全部推入量筒，与量筒内足量的V2毫升一氧化氮气体混合，待充分反应后，读出量筒中剩余气体体积为V3毫升。说明：①V1、V2、V3都是在与教室气温、气压相同的状态下测得。②一氧化氮难溶于水，也不与水反应。③同温同压下，在氢氧化钠溶液参与下，4体积一氧化氮与3体积氧气恰好完全反应，且产物能完全被溶液吸收。（1）小明用气密性良好的注射器，获取V1毫升教室内空气的具体操作是。（2）实验测得教室内空气中氧气的体积分数为。（用V1、V2、V3表示）（3）小明提出，注射器内空气中的二氧化碳也会被氢氧化钠溶液吸收，从而影响实验结果。但老师指出，相比空气中的氧气含量，二氧化碳对实验结果的影响属于“次要因素”，不是“主要因素”，可忽略不计。还有许多科学实验中存在“主要因素”和“次要因素”，请再举一例并指明次要因素。（2021•丽水）建构合理的思维模型，既能促进深度学习，又能提高思维品质。小科建构了“两组分混合物含量测定”的思维模型：运用该模型对教材中“测定空气中氧气含量”的实验进行了再探究：忽略含量很低的其它物质，空气可以看成由氮气和氧气组成的两组分混合物。【探究一】根据沸点低的组分先汽化的性质，测定混合物中某组分的含量。（1）将空气转变为液态空气，液氮先汽化。从建模角度分析，该操作属于上述思维模型中的；【探究二】根据混合物中某组分发生化学反应，测定混合物中某组分的含量。（2）按图甲装置测定空气中氧气含量时，止水夹最合理的打开时间是（填“反应刚结束时”或“冷却到室温时”）；【交流评价】（3）已知：在氧气不充足时，碳与氧气反应生成一氧化碳，一氧化碳不溶于水且不与碱反应。小科用足量木炭替换红磷，等体积氢氧化钠浓溶液替换集气瓶中的水，规范操作后，测得的氧气含量将（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；【继续探究】（4）运用上述思维模型，小科又设计了图乙的实验装置，其“测定空气中氧气含量”的原理是。（2021•浙江）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。【提出问题】水是如何减缓该反应速度的呢？【建立假设】水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。【实验方案】他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。【实验结论】加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。【交流反思】（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的相同。（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较。【继续探究】针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0℃、20℃和60℃的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是。（2021•宁波）家庭医药箱里有一瓶标签缺损的医用双氧水，为测定其溶质质量分数，小宁设计了如图实验：在试管中放入一定量的二氧化锰，然后用注射器注入10mL该医用双氧水，直到试管中不再有气泡产生，通过测量量简中水的体积就可以大致计算出双氧水质量分数。（1）实验中用排水法测量氧气的体积是因为氧气具有的性质。（2）若俯视读得量筒中水的体积，则测得的双氧水质量分数将（填“偏大”“偏小”或“不变”）。（2022•绍兴）如图是人类对氧化还原反应的认识过程中的三个阶段。【阶段Ⅰ】得失氧说：物质跟氧发生的反应叫氧化反应，含氧化合物中的氧被夺取的反应叫还原反应。【阶段Ⅱ】化合价升降说：凡是出现元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价升高的反应叫氧化反应，化合价降低的反应叫还原反应。【阶段Ⅲ】电子转移说：化合价升降的原因是电子的转移。凡有电子转移发生的化学反应都是氧化还原反应。失电子的反应叫氧化反应，得电子的反应叫还原反应。（1）根据得失氧说，在H2+CuO△¯Cu+H2O化学变化中，H2发生了（2）电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后，元素的化合价会（选填“升高”或“降低”）。（3）根据化合价升降说，化学反应的四种基本类型与氧化还原反应之间的关系如图所示，其中乙是反应。（4）关于氧化还原反应的认识，下列理解正确的是。A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产都是有利的D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程【习题巩固】一．选择题（共8小题）1．（2022•拱墅区校级一模）利用如图装置进行燃烧条件的探究。试管①中充满氮气，试管②③中充满氧气，升温至40℃，仅观察到②中的白磷燃烧。下列叙述错误的是（）A．由实验①②可验证燃烧需要氧气 B．由实验②③可推知着火点高低：红磷＞白磷 C．图中小气球有密闭装置、缓冲气压等作用 D．利用水浴控温可改变可燃物的着火点2．（2022•金华模拟）利用饱和碳酸钠溶液与酸反应，小科同学只做了如图甲所示的简易酸碱灭火器装置，并进行操作。操作结束后，对瓶中残留液进行如图乙所示的实验。实验现象：A试管溶液变红色，B试管中有白色沉淀生成。则残留液中含有的溶质有（）A．盐酸 B．碳酸钠 C．硫酸钠 D．氯化钠3．（2022•西湖区校级二模）实验室用氯酸钾固体（二氧化锰作催化剂）制取氧气，下列装置组合正确的是（）A．①③ B．①⑤ C．②③ D．②④4．（2022•钱塘区二模）小乐误将少量高锰酸钾当成二氧化锰加入氯酸钾中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示。下列关于该过程的说法正确的是（）A．b代表高锰酸钾 B．c代表氧气 C．t2时刻，氧气开始产生 D．t3时刻，生成氧气的质量达到最大值5．（2022•玉环市一模）使用如图装置验证空气中氧气的含量，下列叙述正确的是（）A．最终量筒中液面约降至26毫升刻度线处 B．白磷的作用是消耗试管中的氮气 C．该实验中的白磷可以用木炭代替 D．白磷在空气中燃烧产生大量的白雾6．（2022•钱塘区二模）测定空气里氧气含量实验的改进装置如图所示。下列叙述错误的是（）A．实验前应检查装置的气密性 B．按图装好药品、连好装置，用凸透镜引燃白磷 C．燃烧结束后立即打开弹簧夹，流入水的体积会偏少 D．只将燃烧匙内的白磷换成木炭，也可以达成实验目的7．（2022•桐庐县一模）利用如图装置验证空气中氧气的含量。下列叙述正确的是（）A．实验前需检查装置气密性 B．白磷的作用是燃烧放热 C．白磷熄火立即打开止水夹 D．最终量筒中液面约降至26mL刻度线处8．（2022•龙湾区一模）科学兴趣小组利用如图所示的改进装置测定空气中氧气的含量。胶头滴管中的水接触生石灰一段时间后，白磷开始燃烧，待白磷熄灭冷却至室温后打开止水夹。下列关于该实验的描述正确的是（）A．白磷不足会使测定结果偏大 B．试管中的细沙可防止试管炸裂 C．注射器中的活塞先左移再右移 D．滴管中的水和注射器中的水作用相同二．填空题（共2小题）9．（2022•婺城区一模）利用大气压原理解释现象时，有同学经分析后概括出以下思维模型：（1）思维模型中的“？”处应填（“开放”或“密闭”）。（2）图2是“测定空气中氧气含量的实验”，待红磷燃烧火焰熄灭后，冷却，打开止水夹，可以观察到水被倒吸入集气瓶中。根据该思维模型，本实验是通过的方式来减小集气瓶中的气压的。10．（2022•婺城区一模）小科同学在实验室做“用高锰酸钾制取并收集氧气”的实验。请回答：（1）如图甲是小科组装好的气体发生装置，其中有一处明显错误，请改正：。（2）如图乙是初中化学中常见的气体收集装置，其中不能用于收集氧气的装置有（填序号）。三．实验探究题（共6小题）11．（2022•义乌市一模）如图，某科学兴趣小组对“测定空气中氧气含量“的实验进行了改进。装置气密性良好，调节右边敞口容器和集气瓶里的水面相平，此时集气瓶内气体的体积为V1。关闭活塞，点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，如图甲。待火焰熄灭、装置冷却至室温后打开活塞，观察到集气瓶中的水位逐渐上升后停止，如图乙，保持活塞处于打开状态，则：（1）如图乙时，若广口瓶的底部A点和烧杯底部B点所受压强分别为PA和PB，则PAPB（选填“＞”、“＝”或“＜”）。（2）要准确测出空气中氧气体积分数，应往图乙的烧杯中注水至与集气瓶内液面相平，若测得此时集气瓶内的气体体积为V2。则氧气体积占空气总体积的比例可用V1、V2表示为。12．（2022•云和县模拟）如图甲测定空气中氧气的体积分数实验，不易成功，科学兴趣小组对该实验进行了分析和反思。（1）小科认为漏气是实验失败最主要的问题。在实验中由于有强烈的气压变化，对装置的气密性的要求比较高，检查气密性时，先将止水夹打开，将导管放入水中，双手握住集气瓶，当观察到导管口有气泡产生后，放开双手，等待一段时间，如果观察到，则证明气密性良好，可以实验。（2）图乙用放大镜会聚阳光来引燃红磷，与图甲将红磷在瓶外点燃后再放入集气瓶相比，你认为图乙操作的优点是。（3）小明认为实验时从烧杯中倒吸进入集气瓶的水也可以起到吸热作用，所以，集气瓶内不需预先装入水，也无需使用止水夹，于是他利用图丙装置进行实验。请分析小明利用该装置测量出的氧气体积分数（选填“偏大”或“偏小”），理由是。13．（2022•常山县模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验：①准备如图乙所示的玻璃容器，顶部用密封盖密封，检查该装置的气密性。②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，装入足量的红磷。③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数，绘制氧气体积分数随时间变化的图像（如图丙）。④将红磷分别用白磷、食品脱氧剂替换（只与空气中的氧气反应），重复上述步骤。（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水中，观察到现象，说明装置气密性好。（2）在装置甲集气瓶中装入15的水，量筒中装50毫升的水，根据图丙的实验数据，用红磷做实验，理论上实验结束后量筒内剩余的水为（3）小科认为食品脱氧剂是完成测定空气体积分数实验的最佳药品，他的理由是。14．（2022•江山市一模）为验证空气中氧气的体积分数，小科按照如甲图所示的装置进行实验，其中燃烧匙内的红磷用大功率激光笔点燃，集气瓶内气压用气压测量仪测定，瓶内气压变化如乙图所示。（1）甲图中，对集气瓶内进行5等分的空间是指（填字母）。A.整个集气瓶的内部B.集气瓶内水面以上部分（2）乙图中，t1时刻后的一段时间内气压显著增加，其原因是。（3）小江对该装置进行了一定的改进（丙图），导管伸入集气瓶内的水面以下，并且去掉止水夹，其它装置和相应操作均不变，改进后，重新做实验。请你对实验改进后与实验改进前t1时刻后的一段时间内气压变化情况作一比较并作出解释。15．（2022•绍兴模拟）利用图甲所示的教材装置测量空气中氧气的体积分数，选用红磷作为药品是最佳选择吗？某兴趣小组设计并开展了如下实验：①准备如图乙的玻璃容器，顶部用密封盖密封，并检查该装置的气密性。②将氧气传感器（能实时显示容器内氧气的体积分数）固定在容器内壁，并装入足量的红磷。③用激光笔点燃红磷，红磷剧烈燃烧，观察并记录氧气传感器所显示的氧气体积分数的变化情况。④用白磷替换红磷重复步骤①～③。⑤换用食品脱氧剂（可以直接与氧气反应，无需点燃的物质）重复上述步骤①～③。根据实验数据，分别绘制三种物质氧化时容器内氧气体积分数随时间的变化情况，如图丙所示。（1）步骤①中检查气密性时，将玻璃容器浸没水